Conversione nanotecnologica per classi di corrosione C3H-C4H-C5M

Conversione nanotecnologica per classi di corrosione C3H-C4H-C5M

Estratto dalla relazione presentata durante i P&E Coating Days 2025 di
André Bernasconi, DN Chemicals e Giulio Assanelli, Eni

A 25 anni dai primi studi sulle nanotecnologie applicate ai trattamenti delle superfici, la ricerca nel campo dei pretrattamenti evolve verso una nuova generazione di conversioni nanotecnologiche ad alte prestazioni, pensate per aumentare la protezione dalla corrosione e, al tempo stesso, semplificare i processi industriali.

Il sistema sviluppato dalla collaborazione tra Eni e DN Chemicals utilizza una dispersione di grafite esfoliata few-layer (FLG-LD) integrata in una matrice polimerica. La tecnologia, alla base del nuovo Dollcoat GP 107, è multimetal, priva di risciacquo e applicabile mediante immersione, spruzzo o nebulizzazione. Dopo un percorso di R&S durato circa 3-4 anni e numerose formulazioni sperimentali, il prodotto è stato industrializzato e testato su impianti produttivi reali.

Dalla grafite alla protezione nanotecnologica

La tecnologia nasce dall’esigenza di sfruttare le proprietà del carbonio in una soluzione industrialmente sostenibile. Rispetto al grafene, caratterizzato da costi e difficoltà di manipolazione e dispersione, la ricerca si è orientata verso una grafite opportunamente selezionata, successivamente sottoposta a esfoliazione in fase liquida mediante miscelazione ad alto sforzo di taglio.

Il processo permette di ottenere sottili strati di grafite che, una volta dispersi stabilmente in acqua e integrati nella matrice polimerica, contribuiscono a creare una barriera protettiva capace di ostacolare la penetrazione di acqua e ossigeno verso il substrato metallico, limitando così l’innesco dei fenomeni corrosivi.

Prestazioni e classi di corrosione

L’obiettivo del nuovo Dollcoat GP 107 è raggiungere prestazioni fino alla classe di corrosione C5H, utilizzando un ciclo a polvere poliestere con spessori indicativi di 80-120 µm.

Le prestazioni della tecnologia sono state valutate anche attraverso tecniche elettrochimiche, in particolare il metodo ACET secondo ISO 17463, che consente di analizzare rapidamente il comportamento dei sistemi protettivi e individuare eventuali criticità legate al pretrattamento o alla vernice.

Particolarmente significativi sono i valori di resistenza alla polarizzazione (RP) rilevati sui diversi substrati. Su acciaio laminato a freddo si passa da circa 150 Ω per una fosfatazione amorfa tradizionale a circa 350 Ω con la tecnologia precedente, 2.000 Ω con Dollcoat 103 e fino a 7.000 Ω con Dollcoat GP 107. Su alluminio, il valore arriva da circa 3.000 Ω a 40.000 Ω con Dollcoat 103 e fino a 67.000 Ω con GP 107. Nelle prime applicazioni coil sono stati inoltre rilevati valori nell’ordine di 1 milione di Ω.

Applicazioni industriali

Le prime esperienze industriali hanno dimostrato la versatilità della tecnologia in diversi settori. Nel comparto elettrodomestico, Dollcoat 103 ha permesso di raggiungere la classe C3H anche con processi semplificati, mentre su quadri elettrici è stato ottenuto lo stesso livello di protezione utilizzando una sola mano di polvere poliestere.

La tecnologia è stata inoltre applicata a cicli che prevedono la cataforesi, ad esempio su macchine movimento terra e barriere fonoassorbenti, con processi omologati e integrati nelle specifiche RFI e ASPI. I test hanno evidenziato come il pretrattamento nanotecnologico possa contribuire significativamente alle prestazioni complessive del ciclo, pur non sostituendo la cataforesi, che opera con spessori di rivestimento molto superiori.

Interessanti anche i primi risultati nel coil coating: rispetto ai valori di RP tipicamente compresi tra 1.500 e 2.000 Ω dei sistemi tradizionali a base di cromo trivalente, Dollcoat 103 ha raggiunto 5.000-10.000 Ω, mentre il nuovo GP 107 ha raggiunto circa 1 milione di Ω.

Semplificazione del processo e vantaggi economici

Oltre alla protezione anticorrosiva, uno degli aspetti più interessanti riguarda la possibilità di semplificare i cicli produttivi e ridurre i costi. In un’applicazione industriale relativa alla produzione di tapparelle per navi, il sistema ha permesso di ottenere elevate prestazioni in nebbia salina senza l’utilizzo di primer e di preparare direttamente la superficie per l’applicazione del poliuretano sul retro. L’eliminazione di una fase produttiva e della relativa essiccazione ha consentito un risparmio stimato in centinaia di migliaia di euro all’anno.

La tecnologia è inoltre in fase avanzata di validazione per applicazioni ad alta temperatura, come camini, stufe e marmitte motociclistiche, e per componenti quali tappi di serbatoi, anche in sostituzione di processi basati sul cromo trivalente.

Una piattaforma tecnologica per il futuro

La dispersione FLG-LD non rappresenta solamente un prodotto destinato a uno specifico pretrattamento, ma una vera e propria piattaforma tecnologica. La possibilità di integrare la grafite esfoliata in differenti matrici polimeriche apre infatti prospettive applicative in ambiti diversi dalla verniciatura industriale, tra cui lo storage della CO₂ e i sistemi destinati al contatto con acqua potabile.

La capacità produttiva della dispersione è stata inoltre rapidamente incrementata, passando dai primi batch sperimentali da 1 kg fino a produzioni di 100 kg per batch, dimostrando la possibilità di scalare industrialmente la tecnologia.

La conversione nanotecnologica a base di grafite esfoliata si propone quindi come una nuova soluzione per aumentare la durabilità dei rivestimenti, migliorare la protezione anticorrosiva e rendere i processi di pretrattamento più flessibili e sostenibili. I risultati già ottenuti su diversi substrati e applicazioni industriali indicano una tecnologia con potenziale per affrontare cicli destinati anche alle condizioni di corrosività più severe.

L’articolo completo è disponibile su Verniciatura Industriale 698.